«NUL N ENTRE ICI S IL N EST GÉOMÈTRE». PLATON, SUR LE FRONTON DE SON ACADÉMIE LA GÉOMÉTRIE

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1 «NUL N ENTRE ICI S IL N EST GÉOMÈTRE». PLATON, SUR LE FRONTON DE SON ACADÉMIE LA GÉOMÉTRIE

2 Qu est-ce que la géométrie? Ethymologie : géométrie dérive du grec γεωµέτρης (geômetrês) qui signifie «géomètre, arpenteur» et vient de γῆ (gê) («terre») et µέτρον (métron) «mesure»). Ce serait donc «la science de la mesure du terrain». Les premières applications pratiques connues ont émergé en Egypte. Essai de définition pour la géométrie à l école : la géométrie est la branche des mathématiques qui étudie les figures du plan et de l'espace (géométrie euclidienne). Les premiers contenus théoriques apparaissent en Grèce : Euclide, Thalès, Pythagore...

3 Principes de la géométrie Principe axiomatique : un axiome (du grec ancien αξιωµα/ axioma, «considéré comme digne, convenable, évident en soi») désigne une vérité indémontrable qui doit être admise. Pour certains mathématiciens grecs de l'antiquité, un axiome était une affirmation qu'ils considéraient comme évidente et qui n'avait nul besoin de preuve. Éléments de géométrie à l école : les points, les droites, les plans, ainsi que les relations qui les gouvernent et les grandeurs qui leur sont associées. Observation description lexique outils

4 Fondements de la géométrie Euclide, les «Éléments», env. 300 av JC : la géométrie euclidienne est essentillement fondée sur le livre I des «Éléments» d Euclide, qui pose : 5 postulats - 35 définitions - 5 notions ordinaires. Les 5 postulats d Euclide : 1. Un segment de droite peut être tracé en joignant deux points quelconques. 2.Un segment de droite peut être prolongé indéfiniment en une ligne droite. 3.Étant donné un segment de droite quelconque, un cercle peut être tracé en prenant ce segment comme rayon et l'une de ses extrémités comme centre. 4.Tous les angles droits sont congruents. 5.Si deux lignes sont sécantes avec une troisième de telle façon que la somme des angles intérieurs d'un côté est inférieure à deux angles droits, alors ces deux lignes sont forcément sécantes de ce côté.

5 Fondements de la géométrie Euclide, les «Éléments», env. 300 av JC : la géométrie euclidienne est essentillement fondée sur le livre I des «Éléments» d Euclide, qui pose : 5 postulats - 35 définitions - 5 notions ordinaires. Quelques définitions : sont définis le point, la droite (qui chez Euclide n'est jamais qu'un segment de droite), les angles... Définition 1, le point est ce dont la partie est nulle. Définition 2, une ligne est une longueur sans largeur. Définition 4, la ligne droite est celle qui est également placée entre ses points. Définition 8, un angle plan est l'inclinaison mutuelle de deux lignes qui se touchent dans un plan, et qui ne sont pas placées dans la même direction. Définition 9, lorsque des lignes qui comprennent un angle sont des droites, l'angle se nomme rectiligne. Définition 10, lorsqu'une droite tombant sur une droite fait deux angles de suite égaux, chacun des angles égaux est droit, et la droite placée audessus est dite perpendiculaire à celle sur laquelle elle est placée. Définition 11, l'angle obtus est celui qui est plus grand qu'un droit. Définition 12, l'angle aigu est celui qui est plus petit qu'un droit.

6 Fondements de la géométrie Euclide, les «Éléments», env. 300 av JC : la géométrie euclidienne est essentillement fondée sur le livre I des «Éléments» d Euclide, qui pose : 5 postulats - 35 définitions - 5 notions ordinaires. Quelques définitions : sont définis... le cercle, le triangle, le carré, le rectangle, les parallèles. Définition 15, un cercle est une figure plane comprise par une seule ligne qu'on nomme circonférence, toutes les droites menées à la circonférence d'un des points placé dans cette figure étant égales entre elles. Définition 16, ce point se nomme le centre du cercle. Définition 17, le diamètre du cercle est une droite menée par le centre et terminée de part et d'autre par la circonférence du cercle, le diamètre partage le cercle en deux parties égales. Définition 24, parmi les figures trilatères, le triangle équilatéral est celle qui a ses trois côtés égaux. Définition 25, le triangle isocèle, celle qui a seulement deux côtés égaux. Définition 27, [ ], le triangle rectangle est celle qui a un angle droit. Définition 30, parmi les figures quadrilatères, le carré est celle qui est équilatère et rectangulaire. Définition 31, le rectangle, celle qui est rectangulaire, et non équilatérale. Définition 35, les parallèles sont des droites qui, étant situées dans un même plan, et étant prolongées à l'infini de part et d'autre, ne se rencontrent ni d'un côté ni de l'autre.

7 Fondements de la géométrie Euclide, les «Éléments», env. 300 av JC : la géométrie euclidienne est essentillement fondée sur le livre I des «Éléments» d Euclide, qui pose : 5 postulats - 35 définitions - 5 notions ordinaires. Les définitions et les notions communes privilégient le cercle et la droite. La géométrie d'euclide sera donc essentiellement attachée aux constructions à la règle et au compas. Compétences instrumentales Rigueur!!!

8 Fondements de la géométrie Éléments de géométrie à l école : les points, les droites, les plans, ainsi que les relations qui les gouvernent et les grandeurs qui leur sont associées. Un cas remarquable : le carré! Relations... et grandeurs! Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois un rectangle et un losange. Un carré possède quatre angles droits (comme tout rectangle) et tous ses côtés ont la même longueur (il est un losange). Les côtés opposés d'un carré sont parallèles deux à deux, ce qui en fait un cas particulier de parallélogramme. Comme parallélogramme particulier, tout carré possède des diagonales qui se coupent en leur milieu. Ce point d'intersection est appelé le centre du carré. Les diagonales de tout carré sont perpendiculaires, comme celles de tout losange. Chaque diagonale partage le carré en deux triangles qui sont à la fois rectangles et isocèles. Les deux diagonales ensembles délimitent dans le carré quatre triangles rectangles isocèles.

9 Fondements de la géométrie Éléments de géométrie à l école : les points, les droites, les plans, ainsi que les relations qui les gouvernent et les grandeurs qui leur sont associées. Un cas remarquable : le carré! Relations... et grandeurs! Tous les carrés sont semblables. Cela signifie que, pour deux carrés donnés, il existe toujours un agrandissement (ou une réduction) permettant de transformer l'un en l'autre en conservant les angles géométriques et les proportions. On peut donc définir entièrement un carré par la longueur c de ses côtés. Dimensions d'un carré de côté c et de diagonale d Diagonale L'aire d'un carré est c c = c 2. Son périmètre mesure 4c et chaque diagonale mesure c 2. Le carré est, parmi les quadrilatères de même périmètre, celui qui possède la plus grande surface. Cette figure est la réponse à la question d'isopérimétrie dans les quadrilatères. Côté Périmètre Aire

10 La géométrie à l école. Cycle 2

11 La géométrie à l école. Cycle 2

12 La géométrie à l école. Cycle 3

13 La géométrie à l école. Cycle 3